第3章 第8讲 铁及其化合物 -【名师大课堂】2025年新高考化学艺术生总复习必备

第三章 铁 金属材料 第8讲 铁及其化合物 考点一 经典例题剖析 例1 C 过量铁粉与浓硫酸共热,反应生成硫酸亚铁,加入 KSCN溶液,溶液不显红色,A错误;Cu和Fe3+发生氧化 还原反应,反应的离子方程式为Cu+2Fe3+􀪅􀪅Cu2++ 2Fe2+,溶液由黄色变为蓝色,但反应中没有黑色沉淀生 成,B错误;FeCl3会氧化铁粉生成FeCl2,棕黄色溶液变 为浅绿色,C正确;常温下,将铁片浸入足量浓硫酸中,无 明显现象是由于铁片表面发生了钝化,阻止了反应的继 续进行,钝化属于化学变化,D错误。 例2 C 废铁屑酸溶后得到亚铁盐,过滤后向滤液中加入 过量NaOH溶液和H2O2溶液,Fe2+会被H2O2氧化,在 碱溶液中转化为Fe(OH)3,然后加入 NaClO溶液,在碱 性溶液中发生氧化还原反应生成 Na2FeO4,加入 KCl固 体,利用溶解度不同转化为K2FeO4 析出。纯碱中CO2-3 水解导致溶液呈碱性,碱性条件下油污会水解生成高级 脂肪酸盐和甘油,所以废铁屑在酸溶前可用热的纯碱溶 液去油污,A正确;根据分析可知,步骤②的目的是将溶 液中的Fe2+转化为Fe(OH)3,B正确;NaOH溶液过量, 溶液显碱性,不可能生成 H+,故步骤③中发生反应的离 子方程式为2Fe(OH)3+4OH-+3ClO-􀪅􀪅2FeO2-4 + 3Cl-+5H2O,C错误;步骤④中发生反应的化学方程式 为 2KCl+ Na2FeO4 􀪅􀪅 K2FeO4 ↓ +2NaCl,证 明 K2FeO4的溶解度比Na2FeO4的小,D正确。 考点二 经典例题剖析 例1 A Fe(OH)2 是一种白色固体,A错误;煤油能减少 FeSO4 溶液与氧气接触,可以避免试管中部分氧气对氢 氧化亚铁的氧化,B正确;铁在氧气中燃烧可生成Fe3O4, 可通过化合反应4Fe(OH)2+2H2O+O2􀪅􀪅4Fe(OH)3 来制取Fe(OH)3,C正确;Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明, 能发生丁达尔效应,D正确。 例2 B 氧化铁为红棕色固体,瓷器的青色不可能来自氧 化铁,故A项错误;向盛有FeCl3溶液的试管中加过量的 铁粉,铁粉会将溶液中的铁离子还原为亚铁离子,故可观 察到黄色逐渐消失,因反应后的溶液中无铁离子,充分振 荡后加1滴 KSCN 溶 液,则 溶 液 不 会 变 色,B项 正 确; Fe2+遇SCN-不会显色,C项错误;铁与氯气反应只能生 成氯化铁,D项错误。 考点三 经典例题剖析 例1 A 氯化铁能完全电离出铁离子和氯离子,属于强电 解质,A错误;氯化铁溶液与铜反应生成氯化铜和氯化亚 铁,可用来蚀刻铜板,B正确;氯气具有强氧化性,氯气与 铁单质加热生成氯化铁,C正确;向沸水中滴加饱和氯化 铁溶液,继续加热呈红褐色,铁离子发生水解反应可得到 氢氧化铁胶体,D正确;故选:A。 例2 B 已知化合物FeO(OCH3)中Fe的化合价为+3 价,CH3O-带一个单位负电荷,据此分析解题。由分析 可知,化合物FeO(OCH3)中Fe的化合价为+3价,故其 与稀盐酸反应生成FeCl3、CH3OH、H2O,反应原理为: FeO(OCH3)+3HCl􀪅􀪅FeCl3+H2O+CH3OH,A不合 题意;由分析可知,化合物FeO(OCH3)中Fe的化合价为 +3价,C为-1,若隔绝空气加热分解生成FeO、CO2、 H2O则得失电子总数不相等,不符合氧化还原反应规律, 即不可能生成FeO、CO2、H2O,B符合题意;由分析可知, 化合物FeO(OCH3)中Fe的化合价为+3价,故其溶于 氢碘酸(HI)生成的Fe3+能将I-氧化为I2,反应原理为: 2FeO(OCH3)+6HI􀪅􀪅2FeI2+I2+2H2O+2CH3OH, 再加CCl4 萃取,有机层呈紫红色,C不合题意;化合物 FeO(OCH3)在空气中高温将生成Fe2O3、CO2 和 H2O, 然后Fe2O3为碱性氧化物,SiO2为酸性氧化物,故化合物 FeO(OCH3)与SiO2 高温反应能生成Fe2(SiO3)3,D不 合题意;故答案为B。 微专题3 工艺流程图中杂质 Fe2+和Fe3+的处理 专题精练 1.D 流程设计意图是用硫酸把Fe2O3、Al2O3 转化为硫酸 盐,除去SiO2,然后用试剂X(铁粉)还原Fe3+得到硫酸 亚铁,A正确;分离FeSO4 和 Al2(SO4)3 采用的是调控 pH的方法,使Al3+转化为Al(OH)3 沉淀从而与FeSO4 分离,B 正 确;Fe2+ 容 易 被 氧 化,所 以 在 制 备 FeSO4, 7H2O产品的过程中,要防止其被氧化和分解,C正确;在 溶液1中直接加过量的NaOH得到的是Fe(OH)3沉淀, 沉淀经溶解、结晶分离得到Fe2(SO4)3,D不正确。 2.答案:(1)调节溶液的pH,使溶液中的Al3+和Fe3+生成 对应的氢氧化物沉淀而除去 (2)Fe(OH)3、Al(OH)3 (3)吸附沉淀,使沉淀颗粒变大 解析:(1)“聚沉”加入氧化镁的作用是与溶液中的氢离子 反应,调节溶液的pH=5,使溶液中的Al3+和Fe3+生成 对应的氢 氧 化 物 沉 淀 除 去;(2)依 据 流 程 分 析,氧 化 镁 调节pH=5,加絮凝剂聚沉,溶液中的 Al3+ 和Fe3+ 生 成对应的氢氧化物沉淀除去,对应的滤渣Ⅲ为Fe(OH)3、 Al(OH)3;(3)加入絮凝剂,吸附沉淀,使沉淀颗粒变大, 便于过滤除去。 第9讲 金属材料 考点一 经典例题剖析 例1 C 例2 AC 该过程能量转化的形式有三种,A错误。由所 给工业流程图可知B正确。铝镓合金与水反应的实质是 铝把水中的 H置换出来,属于置换反应,C错误。由图可 知该流程的总反应为2H2O􀪅􀪅2H2↑+O2↑,D正确。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 —603— 第8讲 铁及其化合物 考点一 铁及其氧化物 1.铁 (1)物理性质 铁是银白色金属,熔、沸点高,抗腐蚀性 强 , 能被 磁铁 吸引,具有金属的通性。 (2)化学性质 单质铁性质活泼,有较强的还原性,主要化 合价为 +2 价和 +3 价。 ①与非金属单质的反应 Fe O2 常温 →铁锈(成分Fe2O3·xH2O) 点燃 →3Fe+2O2 点燃 􀪅􀪅Fe3O4 S △ →Fe+S △ 􀪅􀪅FeS Cl2 点燃 →2Fe+3Cl2 点燃 􀪅􀪅2FeCl3(棕褐色的烟) I2 △ →Fe+I2 △ 􀪅􀪅FeI2 ②与水的反应 常温下铁与水不反应,在高温条件下与水蒸 气反 应: 3Fe+4H2O(g) 高温 􀪅􀪅Fe3O4+ 4H2 。 ③与酸的反应 Fe 非氧化性酸 → Fe+2H+ 􀪅􀪅Fe2++H2↑ 稀硝酸 铁少量 → Fe+4H++NO-3 􀪅􀪅Fe3++NO↑+2H2O 稀硝酸 (铁过量)→3Fe+8H ++2NO-3 􀪅􀪅3Fe2++2NO↑+4H2O 常温遇浓硫酸 或浓硝酸 → 钝化 ④与某些盐溶液反应 Fe Cu2+ Fe+Cu2+ 􀪅􀪅Fe2++Cu → Fe3+ Fe+2Fe3+ 􀪅􀪅3Fe2+ → 2.铁的氧化物 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗名 ——— 铁红 磁性氧化铁 颜色、 状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 (有磁性) 溶解性 难溶于水 难溶于水 难溶于水 化合价 +2 +3 +2、+3 稳定性 不稳定 稳定 稳定 与H+ 反应的 离子方 程式 FeO + 2H+􀪅􀪅 Fe2+ +H2O Fe2O3+ 6H+ 􀪅􀪅 2Fe3+ +3H2O Fe3O4+8H+ 􀪅􀪅Fe2++ 2Fe3++4H2O 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 940 1.铁及其化合物的颜色 Fe2+(aq)Fe3+(aq)Fe(OH)2 Fe(OH)3 FeO Fe3O4 Fe2O3 Fe(SCN)3 浅绿色 棕黄色 白色 红褐色 黑色 黑色 红棕色 红色 2.不同价态铁的相互转化———“铁三角” [注意] +2价为铁元素的中间价态,Fe2+ 既有 氧 化 性,又 有 还 原 性。在 中 学 阶 段, Fe2+主要表现还原性。 3.“铁三角”转化关系的应用 含铁物质的分离与提纯 主要物质 杂质 除杂方法 Fe2+ Fe3+ 加过量铁粉后过滤 FeCl3 FeCl2 加氯水或 H2O2 Fe2+ Cu2+ 加过量铁粉后过滤 Fe Al 加过量NaOH溶液后过滤 Fe2O3 Al2O3 加过量NaOH溶液后过滤 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 下列实验中,对应的现象以及结论都正 确且两者具有因果关系的是 ( ) 选项 实验 现象 结论 A 将浓硫酸加入 过量铁 粉 中, 加热,充分反 应 后 滴 加 KSCN溶液 有 气 体 生 成,溶 液 呈 红色 浓 硫 酸 将 Fe 氧 化 为Fe3+ B 将 铜 粉 加 入 1.0mol·L-1 Fe2(SO4)3 溶 液中 溶 液 变 蓝, 有黑色固体 出现 金 属 铁 比 铜活泼 C 将 铁 粉 加 入 FeCl3 溶液中 溶液颜色由 黄色变为浅 绿色 Fe3+ 具 有 氧化性 D 常温下,将铁 片 放 入 浓 硫 酸中 无明显现象 铁 片 和 浓 硫 酸 未 发 生反应 利用废铁屑(主要成分为Fe,还含有C、 S、P等)制取高效净水剂 K2FeO4 的流程 如图: 废铁屑 酸溶 过滤 ① → 溶液 过量 NaOH溶液 H2O2 溶液 ② → NaClO ③→ Na2FeO4 KCl 固体 ④→K2FeO4 下列说法不正确的是 ( ) A.废铁屑在酸溶前可用热的纯碱溶液去 油污 B.步骤②是将Fe2+转化为Fe(OH)3 C.步 骤③中 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式 为 2Fe(OH)3+3ClO-􀪅􀪅2FeO2-4 +3Cl- +4H++H2O D.步骤④中反应能发生的原因是在相同条 件下,K2FeO4 的溶解度小于Na2FeO4 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 050 考点二 铁的氢氧化物 铁的氢氧化物 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色态 白色 固体 红褐色 固体 与盐酸反应 Fe(OH)2+2H+􀪅􀪅Fe2++2H2O Fe(OH)3+3H+􀪅􀪅Fe3++3H2O 受热分解 ——— 2Fe(OH)3 △ 􀪅􀪅Fe2O3+3H2O 制法 可溶性亚铁盐与碱反应: Fe2++2OH- 􀪅􀪅Fe(OH)2↓ 可 溶 性 铁 盐 与 碱 反 应: Fe3+ +3OH- 􀪅􀪅 Fe(OH)3↓ 二者的 关系 空气中,Fe(OH)2 能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3,现象是白色沉淀迅速变成 灰绿 色,最后变成 红褐 色,化学方程式为 4Fe(OH)2+O2+2H2O􀪅􀪅4Fe(OH)3 。 1.Fe(OH)2 具有很强的还原性,易被氧化为 Fe(OH)3。在实验室中制备Fe(OH)2,并 使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态,关键 注意以下两点: (1)溶液中不含Fe3+和O2 等氧化性物质; (2)制备过程中,保证生成的Fe(OH)2 在密 闭的隔绝空气的体系中。 2.防止Fe(OH)2 氧化的方法 (1)将配制溶液的蒸馏水煮沸,排出溶解的 氧气。 (2)将盛有氢氧化钠溶液的胶头滴管尖端插 入试管里的亚铁盐溶液底部,再慢慢挤出 NaOH溶液。 (3)在亚铁盐溶液上面加保护层,例如苯或 植物油等。 (4)充入保护气,如氢气、氮气、稀有气体等。 (5)用铁作阳极,石墨作阴极,电解:NaOH 溶液或 NaCl溶液;利用新产生的Fe2+ 与 OH-反应制取。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 有关铁的化合物的说法中,错 误的是 ( ) A.Fe(OH)2 是一种黑色固体,不 稳定,在空气中易被氧化转变 为红褐色 B.由图示操作可制取Fe(OH)2 C.Fe3O4、Fe(OH)3 都可以由化合反应制得 D.Fe(OH)3 胶体呈红褐色、透明,能发生丁 达尔效应 下列说法正确的是 ( ) A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色, 来自氧化铁 B.向盛有FeCl3 溶液的试管中加过量铁粉, 充分振荡后加1滴 KSCN溶液,黄色逐 渐消失,加KSCN后溶液颜色不变 C.向FeCl2 溶液中滴加 NH4SCN溶液,溶 液显红色 D.给定条件下,能实现转化:Fe Cl2 点燃→FeCl2 NaOH(aq) →Fe(OH)2 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 150 考点三 铁及其化合物之间的转化及其应用 1.亚铁盐和铁盐的性质与转化 (1)Fe2+的氧化性和还原性 Fe3+ 表现 还原性← Fe 2+ 表现 氧化性→Fe Fe2+既有氧化性,又有还原性,其中以还原 性为主,如遇Br2、Cl2、H2O2、NO-3 (H+)等 均表现为还原性。 FeCl2 溶液与 HNO3 溶液反应的离子方程 式为 3Fe2+ +NO-3 +4H+ 􀪅􀪅3Fe3+ + NO↑+2H2O 。 (2)铁盐的氧化性:Fe3+遇Fe、Cu、HI、H2S 等均表现为氧化性。 FeCl3 溶液滴入淀粉KI溶液,溶液变蓝,离子 方程式为 2I-+2Fe3+􀪅􀪅I2+2Fe2+ 。 (3)转化 Fe3+ Fe H2S KI Cl2、Br2、O2、HNO3、KMnO4 等 􀜩 􀜨􀜑􀜑􀜑􀜑􀜑􀜑􀜑􀜑􀜑􀜑􀜑 Fe2+ ①将 H2S气体通入FeCl3 溶液中产生淡黄 色沉淀,离子方程式为 H2S+2Fe3+􀪅􀪅 S↓+2Fe2++2H+ 。 ②Fe3+可腐蚀印刷电路板上的铜箔,反应的 离子方程式为 2Fe3+ +Cu􀪅􀪅Cu2+ + 2Fe2+ 。 ③FeCl2 溶液中加入氯水或通入氯气,反应 的离子方程式为 2Fe2++Cl2 􀪅􀪅2Cl-+ 2Fe3+ 。 2.“铁三角”及其应用 (1)铁的转化关系。 (2)“铁三角”转化关系的应用。 ①判断离子能否共存 Fe2+ 不共存 →NO-3(H+)、ClO-、MnO-4(H+)。 Fe3+ 不共存 →S2-、I-、SO2-3 。 Fe3+ 不共存 →HCO-3 、CO2-3 等水解相互促进 的离子。 ②盐溶液的配制与保存 Fe2+ 的盐溶液 加少量铁粉,防止 ②Fe2+ 被氧化; 加少量相应的酸,防止 Fe2+ 水解。 Fe3+ 的盐溶液 加少量相应的酸,防止 Fe3+ 水解。 3.Fe3+和Fe2+的检验方法 (1)Fe2+的检验 ① 样品溶液 滴加KSCN溶液 → 无 现 象 滴加氯水 或双氧水→溶液变 红 色,证明含有Fe 2+。 ② 样品溶液 加入氢氧化钠溶液 →产生白色絮状 沉淀,迅速变成灰绿色,最终变为红褐色,证 明有Fe2+。 ③ 样品溶液 加入K3[Fe(CN)6]溶液 →生成 蓝 色沉淀,证明有Fe2+。 (2)Fe3+的检验 ① 样品溶液 滴加KSCN溶液 →溶液变红色,证 明含有Fe3+。 ② 样品溶液 加入氢氧化钠溶液 →产生 红褐 色沉淀,证明有Fe3+存在。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 250 Fe2+、Fe3+的水解平衡及应用 1.盐溶液的配制与保存 Fe2+的盐溶液 加少量铁粉,防止Fe2+被氧化; 加 少 量 相 应 的 酸,防 止 Fe2+ 水解 Fe3+的盐溶液 加 少 量 相 应 的 酸,防 止 Fe3+ 水解 2.物质的制备 制备无水FeCl3 在HCl气流中加热蒸干FeCl3 溶液 制备Fe(OH)3 胶体 向沸水中加入饱和FeCl3 溶液 并煮沸至液体变为红褐色 3.工业生产时溶液中Fe3+、Fe2+的去除方法 (1)原理:Fe3+、Fe2+完全生成氢氧化物沉淀 时,溶液的pH分别为pH≥3.7、pH≥9.6。 (2)步骤: ①除去溶液中的Fe3+ 时,一般加入能与酸 反应的物质(但不能引入新的杂质),调节溶 液的pH≥3.7,使Fe3+转化为Fe(OH)3 沉 淀而除去。 ②除去溶液中的Fe2+时,先加入 H2O2(或 其他氧化剂,但不引入新的杂质),使Fe2+ 转化为Fe3+,然后调节溶液的pH≥3.7,使 Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀而除去。 (3)示例: ①除去 MgCl2 溶液中的Fe3+,可在加热搅 拌条件下,加入足量 MgO或 MgCO3 或 Mg (OH)2,充分反应后过滤除去。 ②除去CuCl2 溶液中的Fe2+,先加入 H2O2 (或通入Cl2),然后在加热搅拌条件下,加入 足量CuO或CuCO3 或Cu(OH)2,充分反应 后过滤除去。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 (2023·浙江卷)氯化铁是一种重要的 盐,下列说法不正确的是 ( ) A.氯化铁属于弱电解质 B.氯化铁溶液可腐蚀覆铜板 C.氯化铁可由铁与氯气反应制得 D.氯化铁溶液可制备氢氧化铁胶体 关于化合物FeO(OCH3)的性质,下列 推测不合理 ∙∙∙ 的是 ( ) A.与稀盐酸反应生成FeCl3、CH3OH、H2O B.隔绝空气加热分解生成FeO、CO2、H2O C.溶于氢碘酸(HI),再加CCl4 萃取,有机 层呈紫红色 D.在 空 气 中,与 SiO2 高 温 反 应 能 生 成 Fe2(SiO3)3 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 350